山东明基环保设备有限公司

酒泉市UASB厌氧反应器

   山东明基环保设备有限公司与环境工程专家一同研制开发了新型UASB厌氧反应器，新型UASB厌氧反应器是在工程实践的基础上，通过消化吸收*技术，对传统UASB反应器结构进行改革与创新，并在高浓度有机废水的处理上达到水平，先后应用于大型淀粉厂、生物制药厂（阿维菌素、维生素、青霉素等），工艺设计先进，设备处理废水能力强、能耗低、运行费用低、产气量高，每公斤COD可产气0.58-0.6m3，远远超过0.35的理论值，厌氧污泥全部颗粒化，较好地解决了UASB中高浓度有机废水中三相分离，酸化控制。

  上流式厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，英文缩写UASB（Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）。由荷兰Lettinga教授于1977年发明。

   污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。

因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。

反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。
UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。

一、UASB厌氧反应器工艺技术简介

   采用厌氧法处理高浓度有机废水，其优越性逐步得到人们的承认和重视，近年来厌氧技术得到很快发展，UASB厌氧处理工艺设备中上向流厌氧污泥来以其构造简单、处理效率高、效果好、适用范围广、占地面积小、处理成本低、投资省而被大量采用。

二、工艺原理

　UASB反应器的上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区，废水由反应器底部均匀泵入污泥床区，与厌氧污泥充分接触反应，有机物被厌氧微生物分解成沼气。液体、气体与固体形成混合液流上升至三相分离器，使三者很好地分离，使80﹪以上的有机物被转化为沼气，完成废水处理过程。其优势主要体现在颗粒污泥的形成使反应器内的污泥浓度大幅度提高，水力停留时间因此大大缩短，从而提高运行效率。

厌氧反应器

1、厌氧反应器过负荷

原因：由于反应器泥量不足或污泥产甲烷活性不足。

解决方法：增加污泥活性；提高污泥量；增加种泥量或促进污泥生长；减少污泥洗出。

2、厌氧颗粒污泥生长过于缓慢

原因：由于营养与微量元素不足；进水预酸化度过高；污泥负荷过低；颗粒污泥洗出；颗粒污泥分裂。

解决方法：增加进液营养与微量元素的浓度；减少预酸化程度；增加反应器负荷。

3、污泥产甲烷活性不足

原因：营养与微量元素不足；产酸菌生长过于旺盛；有机悬浮物在反应器中积累；反应器中温度降低；废水中存在毒物或形成抑.制活性的环境条件，无机物，如钙离子引起沉淀。

解决方法：添加营养与微量元素；增加废水预酸化度；降低反应器负荷；提高温度；降低悬浮物浓度；减少进液中钙离子浓度；在厌氧反应器前采用沉淀池。

废水的PH缓冲能力另一个需要了解的是废水的pH缓冲能力，碱度是衡量缓冲能力的一个参数。另一个实用的检查废水缓冲能力的方法是向废水中加入相当于其COD浓度40%的乙酸（以COD浓度计），假如废水pH仍维持6.5以上，则其缓冲能力是没有问题的。假如pH在加乙酸后低于6.5，则说明废水的缓冲能力不是非常强，在操作中应小心控制，后一种情况下，在废水处理中产生的NH3，也能提高其缓冲能力。对于碱度特别小的废水，可以加Na2CO3提高其碱度。

燃烧器应装在安全地区，并应在其前安装阀门和阻火器。剩余气体燃烧器，是—种安全装置，要能自动点火和自动灭火。剩余气体燃烧器和消化池盖、或贮气柜之间的距离，一般至少需要15m，并应设置在容易监视的开阔地。2、保温加热设备厌氧消化像其他生物处理工艺一样受温度影响很大，厌氧工艺受温度影响更加显著。中温厌氧消化的优温度范围从30～35℃，可以计算在20℃和10℃的消化速率大约分别是30℃下大值的35%和12%。

工艺特点：

① 由于采用了固定填料，解决了污泥膨胀的问题，且提高了系统的抗冲击负荷能力。无需活性污泥培菌，可自行挂膜，对微生物生长快，故启动时间短。

② 填料与进水所成角度小，接触充分，溶解性CODcr去除率高达70-98%，由于存在填料对气泡的切割作用，可以使氧的利用率提高至16%

③ 曝气系统采用穿孔管，解决了曝气头易坏需要更换的难题，节约投资，维护简单，使用寿命可达20年。

④ 将HRT和SRT分开，固体停留时间长达20几天，有利于硝化菌的生长，有很好的脱氮效果;

⑤ 与传统的活性污泥法单一的生物群不同，FSBBR工艺中可以形成完整的食物链，通过微生物的逐级降解，彻底的将水中的有机污染物去除。它与单一生物环境的根本区别就在于依靠完整的食物链逐级降解污泥，从而大量的降低了污泥排放量，而产生少量只需要通过污泥泵定期外排运出即可，从根本上解决了污泥产生大量异味及处理系统复杂的操作管理，降低了费用。

⑥ 采用新型生物载体，在好氧、厌氧、缺氧段都使用该载体，通过控制良好的混合液回流，在同一构筑物中培养出硝化菌和反硝化菌，成功实现了同步硝化反硝化，提高氨氮去除率增强对磷的处理能力。

⑦ 同时由于在载体外部水流速度快，而且大量曝气，因此整个池子处在一种好氧的状态下，但在载体内部会出现缺氧及其厌氧的反应，这种厌氧的状态被整个的好氧状态所包围，因此该技术不产生臭气，从根本上解决传统工艺上存在的气味问题。

   废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有力的处理方法之一，过去，它多用于城市污水厂的污泥、有机废料及其部分高浓度有机废水的处理，在建筑物形式上主要采用普通消化池，由于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点，较长时间限制了它在废水处理中的应用，20世纪70年代以来，世界能源短缺日益突出，能生产能源的废水厌氧技术受到重视，研究与实践不断深入，开发了各种新型工艺与设备，大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持有量，使处理时间大大缩短，效率提高。

  废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机废水强有力的处理方法之一。厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优缺点：

   基本定义：废水厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧生物（包括兼氧生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分子转化成甲烷、二氧化碳等物质的过程，称为厌氧消化。

   污水厌氧生物处理是在无氧的条件下利用厌氧微生物的降解作用使污水中有机物质达到净化的处理方法。在无氧的条件下，污水中的厌氧细菌把碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物分解生成有机酸，然后在甲烷菌的作用下，进一步发酵形成甲烷、二氧化碳和氢等，从而使污水得到净化。是生活污水污泥、高浓度有机物工业废水和粪便等良好的处理方法之一。

厌氧消化处理分为三个阶段：

阶段：水解酸化阶段

第二阶段：产氢产乙酸阶段

第三阶段：产甲烷阶段  

UASB反应器启动运行的四个阶段：

1*阶段：启动前的准备： UASB投入运行前必须进行充分实验和气密性实验，充分实验要求无漏水现象。气密性实验要求池内加压到350mm水柱，稳定15分钟后，压力降小于10mm水柱。而且在厌氧污泥培养和驯化之前使用氮气吹扫。 

2第二阶段：UASB启动运行初始阶段：

1选用接种污泥： a选用颗粒污泥或污水厂污泥消化池的消化污泥接种。

b选用同类废水同一温度范围的（中温污泥）种污泥。

c添加部分颗粒污泥或破碎的颗粒污泥，也可提高颗粒化过程    

d也可以从市政下水道及污水集积处等处于厌氧环境下的淤污泥。甚至还可以使用好氧活性污泥法的剩余污泥进行转性培养，但培养时间相当长。

e牛粪和各类粪肥也可以用于接种污泥，但各类污泥中均不应当有太多的砂子。 32接种污泥的方法：接种污泥量、接种污泥的浓度 a方法：将含固80%的接种污泥加水搅拌后，用污泥泵均匀的输入到UASB反应池各布泥点 b接种污泥量：接种污泥量为UASB反应器的有效容积的30%到50%，少15%，一般为30%。接种污泥的填充量不超过UASB反应器的有效容积的60%。 c接种污泥的浓度：初启动时，稠型污泥的接种量为20到30kg VSS/m3,浓度小于40 kg TSS/m3的稀消化污泥接种量可以略小些。

3．接种污泥时的水质： a配制低浓度的废水有利于颗粒污泥的形成，但浓度也应当足够维持良好的细菌生长条件，因此，初始配水COD浓度为1000毫克/升，然后逐步提高有机负荷直到可降解的COD去除率达到80%为止。 b当进水COD浓度高时，可采用出水循环或稀释水进水,出水循环回流比为30到50%，调节到适宜的COD浓度值。 

3) 颗粒污泥的生物活性

颗粒污泥中的细菌是成层分布的，即外层中占优势的细菌是水解发酵菌，而内层则是产甲烷菌；颗粒污泥实际上是一种生物与环境条件相互依存和优化的生态系统，各种细菌形成了一条很完整的食物链，有利于种间氢和种间乙酸的传递，因此其活性很高。

4) 颗粒污泥的培养条件

在IC反应器中培养出高浓度高活性的颗粒污泥，一般需要1~3个月；可以分为三个阶段：启动期、颗粒污泥形成期、颗粒污泥成熟期。

影响颗粒污泥形成的主要因素有以下几种：① 接种污泥的选择；② 维持稳定的环境条件，如温度、pH值等；③ 初始污泥负荷；④ 保持反应器中低的VFA浓度；⑤ 表面水力负荷应大于2 m3/m2.h，以保持较大的水力分级作用，冲走轻质的絮体污泥；⑥ 进水COD浓度；⑦ 进水中可适当提供无机微粒，补充钙和铁，同时应补充微量元素(如Ni、Co、Mo)

厌氧反应器特点

 1、三相分离器采用多层结构，合理的过流缝隙，同时增强了集气与截泥效果，解决了当前普遍存在的跑泥问题；

 2、优化的三相分离集气通道，解决了因负荷变化而致产气、释气不均匀造成的液面波动问题；

 3、改进后的布水结构形式，解决了因布水不均匀产生的罐内局部酸化和布水器易堵塞等问题；

 4、针对不同的废水条件，进行运行参数优化，合理解决水力负荷、产气负荷与维持罐内高质量高浓度颗粒污泥之 间的关系，大限度保证了厌氧罐内颗粒污泥的保质增殖

三相分离器设计要点：

1) 集气室的隙缝部分的面积应该占反应器全部面积的15～20%;

2) 在反应器高度为5～7m时，集气室的高度在1.5～2m;

3) 在集气室内应保持气液界面以释放和收集气体，防止浮渣或泡沫层的形成;

4) 在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水有严重泡沫问题时消泡;

5) 反射板与隙缝之间的遮盖应该在100～200mm以避免上升的气体进入沉淀室;

6) 出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气，特别是有泡沫的情况。

对于低浓度污水处理，当水力负荷是限制性设计参数时，在三相分离器缝隙处保持大的过流面积，使得zui大的上升流速在这一过水断面上尽可能的低是十分重要的。